FR2467473A1 - CURRENT TRANSFORMER FOR HIGH VOLTAGE INSTALLATION - Google Patents
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Abstract
L'invention est relative à un transformateur de courant pour installation à haute tension comprenant un enroulement primaire, un enroulement secondaire et un circuit magnétique, ledit enroulement primaire comportant une spire primaire suspendue à deux conducteurs coaxiaux dans une enceinte isolante contenant un corps diélectrique. Le transformateur est caractérisé en ce que l'enroulement secondaire 28 et le circuit magnétique 27 sont disposés autour de la spire primaire 6 à l'extérieur de l'enceinte. L'invention s'applique notamment aux installations à très haute tension. (CF DESSIN DANS BOPI)The invention relates to a current transformer for high voltage installation comprising a primary winding, a secondary winding and a magnetic circuit, said primary winding comprising a primary turn suspended from two coaxial conductors in an insulating enclosure containing a dielectric body. The transformer is characterized in that the secondary winding 28 and the magnetic circuit 27 are arranged around the primary turn 6 outside the enclosure. The invention applies in particular to very high voltage installations. (CF DRAWING IN BOPI)
Description
L'invention est relative à un transformateur de courant pourThe invention relates to a current transformer for
installation à haute tension.high voltage installation.
De manière habituelle, le circuit primaire est isolé de la terre pour la tension de service permanente et pour les tensions d'essai spécifiées par les règlements, le circuit secondaire est isolé du circuit primaire, et une de ses bornes est généralement mise à la terre. Le circuit magnétique est soit mis à la terre, soit mis au potentiel de la haute tension suivant que l'isolation entre Usually, the primary circuit is isolated from the earth for the permanent operating voltage and for the test voltages specified by the regulations, the secondary circuit is isolated from the primary circuit, and one of its terminals is usually earthed. . The magnetic circuit is either grounded or put at the potential of the next high voltage that the insulation between
primaire et secondaire intéresse le primaire ou le ou les secondaire(s). Primary and secondary education is relevant to the primary or secondary school (s).
Dans le cas de circuit magnétique à la terre, celui-ci et le circuit secondaire sont noyés dans une matière isolante solide, ou logés dans une enveloppe elle-même à la terre et remplie d'un fluide isolant liquide ou gazeux. Ces enveloppes sont volumineuses pour contenir les circuits magnétiques et exigent, pour la sortie des bornes des secondaires, des traversées étanches difficiles à In the case of magnetic ground circuit, it and the secondary circuit are embedded in a solid insulating material, or housed in a shell itself to the ground and filled with a liquid or gaseous insulating fluid. These envelopes are bulky to contain the magnetic circuits and require, for the exit of the terminals of the secondary ones, difficult crossings to difficult to
obtenir et coûteuses. Les circuits magnétiques sont inaccessibles. get and expensive. Magnetic circuits are inaccessible.
Quant aux isolants solides utilisés entre pièces sous tension et la terre, ils sont diélectriquement très contraints et peuvent être sujets au veillissement. Par contre les transformateurs de courant pour installation à haute tension ont en général un courant nominal As for the solid insulators used between live parts and earth, they are dielectrically very constrained and may be subject to aging. On the other hand, current transformers for high-voltage installations generally have a rated current
élevé et, de ce fait, le circuit primaire comporte une seule sphère. high and, therefore, the primary circuit has a single sphere.
Dans ces conditions, même lors d'un court-circuit ou d'un coup de foudre, la tension aux bornes du circuit primaire reste toujours Under these conditions, even during a short circuit or a lightning strike, the voltage across the primary circuit is always
très faible.very weak.
Il est donc intéressant d'éviter la présence d'isolant organique entre le conducteur primaire et la masse alors-que la présence d'isolant organique entre divers éléments du conducteur primaire ne présente pas d'inconvénient réel. L'invention a pour but un transformateur de courant dans lequel la disposition des éléments constitutifs permet une isolation simplifiée, une meilleure accessibilité et par suite It is therefore interesting to avoid the presence of organic insulation between the primary conductor and the mass while-the presence of organic insulation between various elements of the primary conductor does not present any real inconvenience. The object of the invention is a current transformer in which the arrangement of the constituent elements allows simplified insulation, better accessibility and consequently
une mise en oeuvre avantageuse.an advantageous implementation.
L'invention a pour objet un transformateur de courant pour installation à haute tension comprenant un enroulement primaire, un enroulement secondaire et un circuit magnétique, ledit enroulement - 2 - primaire comportant une spire primaire suspendue à deux conducteurs coaxiaux dans une enceinte isolante contenant un corps diélectrique, caractérisé en ce que l'enroulement secondaire et le circuit magnétique The subject of the invention is a current transformer for a high-voltage installation comprising a primary winding, a secondary winding and a magnetic circuit, said primary winding comprising a primary winding suspended from two coaxial conductors in an insulating enclosure containing a body dielectric, characterized in that the secondary winding and the magnetic circuit
sont disposés autour de la spire primaire à l'extérieur de l'enceinte. are arranged around the primary turn outside the enclosure.
Selon une caractéristique, la spire primaire est disposée dans une cuve annulaire constituée à l'aide de plusieurs éléments métalliques et le circuit magnétique ainsi que l'enroulement secondaire sont disposés autour d'un élément porteur séparé de l'un des éléments adjacents par un joint isolant, la continuité électrique de la cuve étant assurée par une liaison électrique reliant autour du circuit magnétique et de l'enroulement secondaire ledit élément adjacent à l'extrémité dudit élément porteur en regard de l'autre élément adjacent. Selon une autre caractéristique, le corps diélectrique contenu According to one characteristic, the primary turn is disposed in an annular tank constituted by several metal elements and the magnetic circuit and the secondary winding are arranged around a carrier element separated from one of the adjacent elements by a insulating joint, the electrical continuity of the tank being provided by an electrical connection connecting around the magnetic circuit and the secondary winding said element adjacent to the end of said carrier element opposite the other adjacent element. According to another characteristic, the dielectric body
dans l'enceinte isolante est constitué par un gaz. - in the insulating enclosure is constituted by a gas. -
Le tube coaxial extérieur peut être constitué par un tube de grande rigidité mécanique et le tube coaxial extérieur peut comporter The outer coaxial tube may be constituted by a tube of high mechanical rigidity and the outer coaxial tube may comprise
au moins une partie en acier.at least one steel part.
Selon un mode de réalisation, l'enceinte isolante comporte un ensemble d'isolateurs de diamètre décroissant de bas en haut, According to one embodiment, the insulating enclosure comprises a set of insulators of decreasing diameter from bottom to top,
les conducteurs coaxiaux reposant sur l'extrémité supérieure de l'isola- coaxial conductors resting on the upper end of the isolate
teur supérieur.superior.
La spire primaire comporte sur ses extrémités un manchon conique dont le sommet est muni d'un raccord cylindrique, l'un de ces raccords étant relié à un raccord cylindrique disposé à l'extrémité d'un manchon conique du tube coaxial extérieur et l'autre raccord étant relié au conducteur coaxial central à travers le raccord cylindrique du tube coaxial extérieur. Cette spire primaire peut être torique. Une porte de visite est disposée sur la cuve métallique contenant la spire primaire au droit de son raccordement avec les conducteurs coaxiaux. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront The primary turn has on its ends a conical sleeve whose top is provided with a cylindrical connection, one of these connections being connected to a cylindrical connector disposed at the end of a conical sleeve of the outer coaxial tube and the another connector being connected to the central coaxial conductor through the cylindrical connector of the outer coaxial tube. This primary turn can be toric. A visit door is arranged on the metal tank containing the primary turn to the right of its connection with the coaxial conductors. The features and advantages of the invention will become apparent
dans la description donnée ci-après, en regard d'un mode de réalisation in the description given below, with regard to an embodiment
illustré dans les figures.illustrated in the figures.
La figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un transfor- FIG. 1 is a diagrammatic view in axial section of a transfor-
mateur selon l'invention.according to the invention.
- 3 - La figure 2 est une vue de détail représentant la jonction FIG. 2 is a detail view showing the junction
entre les conducteurs coaxiaux avec la spire primaire. between the coaxial conductors with the primary coil.
Dans les figures, on a désigné par 1 la borne d'entrée du circuit primaire d'un transformateur d'intensité reliée par un conducteur 2 central et vertical à l'extrémité d'une spire primaire annulaire 6. In the figures, 1 has designated the input terminal of the primary circuit of an intensity transformer connected by a central and vertical conductor 2 to the end of an annular primary turn 6.
L'autre extrémité de la spire primaire 6 est reliée par un tube conduc- The other end of the primary turn 6 is connected by a conductive tube
teur coaxial extérieur 3 à la borne de sortie 4 du circuit primaire. external coaxial wire 3 to the output terminal 4 of the primary circuit.
La borne 1 et le conducteur central 2 sont isolés de la borne 4 Terminal 1 and the central conductor 2 are isolated from terminal 4
et du tube coaxial 3 par une bague isolante 5. and the coaxial tube 3 by an insulating ring 5.
Le circuit primaire est disposé à l'intérieur d'une enceinte étanche remplie de gaz diélectrique tel que de l'hexafluorure de soufre. L'enceinte étanche comprend une partie supérieure verticale constituée par un empilage d'isolateurs tubulaires tels que 9 et 17, qui sont étagés en diamètre, permettent de réaliser des ensembles The primary circuit is disposed inside a sealed enclosure filled with dielectric gas such as sulfur hexafluoride. The sealed enclosure comprises a vertical upper part constituted by a stack of tubular insulators such as 9 and 17, which are staggered in diameter, allow assemblies to be made.
modulaires que l'on peut combiner selon la tension d'isolement. modular that can be combined according to the insulation voltage.
Des colliers 8, 18, 19 et 20 sont scellés sur les extrémités des isolateurs. Les colliers de diamètre différent tels que 18 et 19 sont fixés sur une plaque intermédiaire 21. Des anneaux de garde tels que 22 reliés à la plaque 21 et disposés en regard assurent Collars 8, 18, 19 and 20 are sealed on the ends of the insulators. The collars of different diameter such as 18 and 19 are fixed on an intermediate plate 21. Guard rings such as 22 connected to the plate 21 and arranged opposite provide
la répartition du champ électrique. the distribution of the electric field.
Les conducteurs coaxiaux 2 et 3 sont suspendus verticalement dans l'axe des isolateurs 9 et 17 à travers une plaque d'extrémité 7 The coaxial conductors 2 and 3 are suspended vertically in the axis of the insulators 9 and 17 through an end plate 7
fixée sur le collier supérieur de l'isolateur 9. attached to the top collar of the insulator 9.
La partie inférieure de l'enceinte étanche est constituée par une cuve métallique annulaire 16 dans l'axe intérieur de laquelle est disposée la spire primaire 6. La cuve métallique est réalisée à l'aide de plusieurs tronçons 33, 34, 35 et 36. Le tronçon supérieur 33 comporte une ouverture supérieure raccordée à travers une plaque 32 au collier inférieur 20 de l'isolateur inférieur 17 et une ouverture The lower part of the sealed enclosure is constituted by an annular metal tank 16 in the inner axis of which is disposed the primary coil 6. The metal vessel is made using several sections 33, 34, 35 and 36. The upper section 33 has an upper opening connected through a plate 32 to the lower collar 20 of the lower insulator 17 and an opening
inférieure obturée par une porte de visite 26. lower closed by a door 26.
Les extrémités du tronçon supérieur 33 sont raccordées aux tronçons latéraux 34 et 35, qui sont eux-mêmes raccordés au tronçon inférieur horizontal 36. Un joint isolant 24 est cependant interposé entre les tronçons métalliques 34 et 36. L'étanchéité entre les divers éléments constitutifs de l'enceinte étanche est assurée de manière -4 - classique par des joints et le tronçon inférieur 36 est muni d'un bouchon de remplissage 25 du gaz diélectrique, et d'un dispositif The ends of the upper section 33 are connected to the lateral sections 34 and 35, which are themselves connected to the horizontal lower section 36. However, an insulating joint 24 is interposed between the metal sections 34 and 36. The sealing between the various constituent elements of the sealed enclosure is conventionally provided by seals and the lower section 36 is provided with a filler plug 25 of the dielectric gas, and a device
de contrôle de la pression.pressure control.
La spire primaire 6, qui est tubulaire, comporte à ses extrémités des manchons tronconiques 41 et 42 munis sur leur sommet de raccords cylindriques 43 et 44. Le tube coaxial 3 comporte à son extrémité inférieure un manchon tronconique 10 muni à son sommet d'une bague The primary turn 6, which is tubular, has at its ends frustoconical sleeves 41 and 42 provided on their top with cylindrical connectors 43 and 44. The coaxial tube 3 comprises at its lower end a frustoconical sleeve 10 provided at its apex with a Ring
de raccordement cylindrique 11 raccordée sur sa périphérie au raccord 44. cylindrical connection piece 11 connected on its periphery to the connection 44.
L'extrémité inférieure du conducteur central 2 comporte, à l'intérieur de la bague 11, un épaulement cylindrique 12 isolé de la bague 11 The lower end of the central conductor 2 comprises, inside the ring 11, a cylindrical shoulder 12 isolated from the ring 11
par un tube isolant 14.by an insulating tube 14.
La bague 11 et le tube isolant 14 comportent sur leur face latérale opposée au raccord 44 une ouverture latérale dans laquelle est disposé un tube isolant 15 traversé par le raccord 43 qui porte en extrémité une plage de raccordement 13 vissée à l'extrémité de The ring 11 and the insulating tube 14 have on their lateral face opposite the connection 44 a lateral opening in which is disposed an insulating tube 15 through which the connector 43 carries at the end a connection pad 13 screwed to the end of
l'épaulement 12.the shoulder 12.
Le tube coaxial 3 extérieur peut être très rigide et constitué, par exemple, par un tube assez épais en alliage d'aluminium ou même The outer coaxial tube 3 can be very rigid and constituted, for example, by a rather thick aluminum alloy tube or even
en acier, car la disposition coaxiale des conducteurs annule pratique- because the coaxial arrangement of the drivers cancels
ment le champ magnétique résultant. Le circuit secondaire du transfor- the resulting magnetic field. The secondary circuit of the transformation
mateur d'intensité est disposé à l'air libre autour du tronçon métallique inférieur 36. Il comprend ainsi un circuit magnétique 27 autour duquel est enroulé l'enroulement secondaire 28. Des liaisons conductrices équipotentielles telles que 29 disposées autour du circuit secondaire relient l'extrémité du tronçon latéral 34 en regard du joint isolant 24 intensity meter is disposed in the open air around the lower metal section 36. It thus comprises a magnetic circuit 27 around which is wound the secondary winding 28. Equipotential conductive links such as 29 arranged around the secondary circuit connect the end of the lateral section 34 next to the insulating joint 24
à l'extrémité du tronçon inférieur 36 opposé au joint isolant 24. at the end of the lower section 36 opposite the insulating joint 24.
Comme la tension entre les bornes 1 et 2 de l'enroulement primaire est toujours très faible devant la tension entre conducteur primaire et masse, l'isolant 5 et les tubes 14 et 15 n'exigent qu'une tenue Since the voltage between the terminals 1 and 2 of the primary winding is always very small compared to the voltage between the primary conductor and the ground, the insulator 5 and the tubes 14 and 15 require only
diélectrique réduite et l'on peut utiliser pour ces pièces éventuelle- dielectric and it is possible to use these parts
ment des isolants organiques.organic insulators.
La fixation du transformateur de courant dans le poste peut être réalisée à l'aide d'un châssis 31 muni de pieds 30 fixé sur la plaque 32 sur laquelle est monté le collier inférieur 20 de l'enveloppe isolante. La cuve 16 est suspendue au châssis 31, ce qui évite les - 5- déformations de la cuve, et ce châssis supporte l'enveloppe isolante Fixing the current transformer in the station can be carried out using a chassis 31 provided with feet 30 fixed to the plate 32 on which is mounted the lower collar 20 of the insulating envelope. The tank 16 is suspended from the frame 31, which avoids the - 5 deformations of the tank, and this frame supports the insulating envelope
à la partie supérieure de laquelle est suspendu l'ensemble de l'enrou- at the top of which is suspended the whole of the hoist
lement primaire.primary element.
Un tel transformateur de courant peut être utilisé comme isolateur support d'élément de sectionneur. La porte 26 permet, pendant le montage, d'introduire un outillage démontable de forme appropriée. Celui-ci, en utilisant comme référence géométrique la surface de portée de la porte 26, permet le réglage en hauteur et en rotation autour du plan vertical de symétrie du circuit primaire, afin d'assurer un centrage aussi bon que possible des parties sous tension dans la cuve à la masse. Après positionnement et immobilisation du circuit primaire, on enlève l'outillage et on Such a current transformer can be used as a disconnector element support isolator. The door 26 allows, during assembly, to introduce a removable tool of appropriate shape. The latter, by using as a geometric reference the bearing surface of the door 26, allows the height and rotation adjustment around the vertical plane of symmetry of the primary circuit, in order to ensure the best possible centering of the live parts. in the tank to the ground. After positioning and immobilization of the primary circuit, the tooling is removed and
ferme la porte 26.close the door 26.
L'isolement entre l'enroulement primaire 3, 6 et la cuve 16 à la masse étant uniquement réalisé par le gaz isolant, la seule ligne de fuite entre pièces sous tension et masse qui existe le long The insulation between the primary winding 3, 6 and the tank 16 to the ground being only achieved by the insulating gas, the only line of leakage between live parts and mass that exists along
des isolateurs céramiques 9 et 17, possède une très grande longueur. ceramic insulators 9 and 17, has a very long length.
Il n'y a pas d'isolant organique supportant la haute tension appliquée entre le primaire et la masse. La cuve 16 est munie d'une soupape et/ou d'une membrane limitant les surpressions éventuelles There is no organic insulation supporting the high voltage applied between the primary and the ground. The tank 16 is provided with a valve and / or a membrane limiting any overpressure
dues à un arc interne par exemple, évitant ainsi tout risque d'explo- due to an internal arc for example, thus avoiding any risk of explo-
sion. Le transformateur de courant'selon l'invention présente de nombreux avantages: - L'utilisation d'une spire primaire connectée à deux conducteurs coaxiaux, suspendue dans une enceinte remplie de gaz et en contact avec des pièces solides uniquement au point de suspension permet de n'appliquer la haute tension entre enroulement primaire et masse qu'à travers un gaz et selon une très longue ligne de fuite le long if we. The current transformer according to the invention has many advantages: - The use of a primary coil connected to two coaxial conductors, suspended in a chamber filled with gas and in contact with solid parts only at the point of suspension makes it possible to apply the high voltage between the primary winding and the mass only through a gas and along a very long line of leakage along
d'un isolant céramique.a ceramic insulator.
- Aucun isolant organique n'est soumis à la contrainte de la - No organic insulation is subject to the stress of
très haute tension.very high voltage.
- L'utilisation d'enroulements secondaires disposés en dehors de l'enceinte contenant le gaz isolant permet: 35. de réduire au minimum le volume de gaz, car en tous points, l'épaisseur du gaz correspond à la tenue diélectrique entre des - 6 - surfaces à grand rayon de courbure. De même, la jonction du coaxial The use of secondary windings arranged outside the enclosure containing the insulating gas makes it possible: to minimize the volume of gas, since in all points the thickness of the gas corresponds to the dielectric strength between 6 - surfaces with large radius of curvature. Similarly, the junction of the coaxial
et de la spire primaire évite toute discontinuité provoquant un accrois- and the primary coil avoids any discontinuity causing an increase
sement local du champ électrique.localization of the electric field.
d'effectuer beaucoup plus facilement le montage des enroulements secondaires et les modifications éventuelles de ces derniers. d'obtenir grâce à une liaison électrique extérieure aux circuits magnétique et secondaire la continuité électrique de la cuve sans it is much easier to assemble the secondary windings and any modifications to them. to obtain, thanks to an external electrical connection to the magnetic and secondary circuits, the electrical continuity of the tank without
altération des propriétés du circuit magnétique. alteration of the properties of the magnetic circuit.
- Le centrage des conducteurs coaxiaux et de la spire primaire peut être réalisé facilement grâce à l'utilisation d'une porte de visite. - L'emploi d'isolateurs cylindriques, étagés en diamètre et constituant des ensembles modulaires pouvant être combinés selon la tension d'isolement réduit les frais de fabrication des constructeurs - The centering of the coaxial conductors and the primary turn can be achieved easily through the use of a visit door. - The use of cylindrical insulators, staggered in diameter and constituting modular assemblies that can be combined according to the insulation voltage, reduces manufacturers' manufacturing costs.
réalisant des appareils de plusieurs tensions nominales. realizing devices of several nominal voltages.
- L'adjonction d'un sectionneur au transformateur d'intensité - The addition of a disconnector to the current transformer
permet l'utilisation commune des mêmes isolateurs supports. allows the common use of the same insulators supports.
- Le montage d'un tel transformateur de courant à la place - The mounting of such a current transformer instead
d'un support isolant sur sectionneur économise un support isolant. an isolating support on disconnector saves an insulating support.
Il est évident que l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit et représenté et qui n'a été donné qu'à titre d'exemple; en particulier, on peut, sans sortir du cadre de l'invention, modifier certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents, ou encore remplacer certains éléments par d'autres susceptibles d'assurer la même fonction technique It is obvious that the invention is not limited to the embodiment which has just been described and shown and which has been given only as an example; in particular, it is possible, without departing from the scope of the invention, to modify certain provisions or to replace certain means by equivalent means, or else to replace certain elements by others capable of providing the same technical function.
ou une fonction technique équivalente. or an equivalent technical function.
En particulier, la spire annulaire 6 peut être un tore pratiquement insensible aux efforts électrodynamiques (spire circulaire) supprimant ainsi les contraintes et les déformations de la spire pendant le In particular, the annular turn 6 can be a torus that is practically insensitive to electrodynamic forces (circular turn), thus eliminating the stresses and deformations of the turn during the
passage du courant de court-circuit. passage of short circuit current.
2467473:2467473:
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